-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät, das zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet/programmiert ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit diesem Steuergerät.
-
Elektromechanische Steller werden als Teil einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs dazu verwendet, einen Bremskolben einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs in eine Schließstellung zu verstellen, in welcher der Bremskolben durch mechanischen Kontakt mit einer drehfest an einem Rad des Kraftfahrzeugs angeordneten Bremsscheibe oder Bremstrommel ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert. Hierbei ist vom elektromechanischen Steller in der Regel ein Leerweg zurückzulegen, bevor der Steller auf den Bremskolben trifft und diesen in Bewegung versetzen kann.
-
Vor diesem Hintergrund offenbart die
DE 10 2015 216 214 A1 ein Verfahren zur Fahrerassistenz, bei dem ein Fahrzeug ein Fahrmanöver automatisch ausführt. Bei dem Verfahren wird zunächst eine Betriebsbremse des Fahrzeugs betätigt. Anschließend wird eine Feststellbremse des Fahrzeugs so angesteuert, dass diese keine Bremswirkung ausübt und dass der für eine Betätigung der Feststellbremse zu überwindende Leerweg minimiert wird. In nachfolgenden Schritten wird die Betriebsbremse des Fahrzeugs gelöst und ein automatisches Fahrmanöver ausgeführt, wobei bei Auftreten eines Fehlerfalls oder eines vorgegebenen Ereignisses die Feststellbremse betätigt wird, so dass das Fahrzeug in den Stillstand gebremst und im Stillstand gehalten wird.
-
Als problematisch erweist sich in diesem Zusammenhang eine präzise Bestimmung, wann besagter Leerweg des elektromechanischen Stellers der Feststellbremse zum Bremskolben überwunden ist, so dass mit einer Weiterbewegung des elektromechanischen Stellers auch eine Verstellung des Bremskolbens zur Bremsscheibe bzw. Bremstrommel einhergeht.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern einer Radbremse zu schaffen, welches voranstehend erläutertes Problem adressiert.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Ansteuern einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs, welche einen elektromechanischen Steller als Teil einer Feststellbremse und eine Druckerzeugungseinheit als Teil einer Betriebsbremse, jeweils zum Betätigen eines Bremskolbens der Radbremse, umfasst.
-
Der elektromechanische Steller fungiert im nominellen Betrieb des Kraftfahrzeugs als Feststellbremse zum Sichern des Kraftfahrzeugs in einem abgestellten Zustand gegen Wegrollen. Hierzu wird der Bremskolben mittels des elektromechanischen Stellers von einer Offenstellung in eine Schließstellung verstellt, in welcher er mechanisch in Kontakt mit einer drehfest an dem zu sichernden Rad des Kraftfahrzeugs befestigten Bremsscheibe bzw. Bremstrommel steht. Dadurch wird eine unerwünschte Bewegung des Rades verhindert.
-
Die Druckerzeugungseinheit kann als Teil der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs durch einen Bremskraftverstärker gebildet sein, der im Fahrbetrieb auf eine Fahreranforderung hin - typischerweise durch Betätigen eines Bremspedals - eine auf den Bremskolben wirkende Bremskraft erzeugt, so dass er ebenfalls in die Schließstellung verstellt wird und dadurch eine Bremskraft auf die am Rad vorgesehene Bremsscheibe bzw. Bremstrommel ausübt. Ein solcher Bremskraftverstärker kann beispielsweise elektromechanisch aktiviert werden.
-
Anstelle eines solchen Bremskraftverstärkers können als Druckerzeugungseinheit aber auch andere Aktuatoren zum Einsatz kommen, die eine Druckerhöhung bereitstellen und damit eine Bremskraft, z.B. in Abhängigkeit der Bremspedalbewegung, erzeugen können.
-
Diese hydraulischen Aktuatoren sind oftmals als Plunger ausgebildet und können einen verstellbaren Kolben umfassen.
-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nun im Falle einer Störung in der Druckerzeugungseinheit oder bei Ausfall desselben der elektromechanische Steller zum Bremskolben hin vorverstellt. Dadurch wird ein Verzögerungszeitraum, der bei einer weiteren Verstellung des elektromechanischen Stellers zur Schließstellung hin vergeht, bis der Bremskolben vom elektromechanischen Steller in Bewegung versetzt und in die Schließstellung bewegt wird, deutlich reduziert bzw. minimiert.
-
Somit kann der Bremskolben bei Ausfall der Druckerzeugungseinheit mithilfe des elektromechanischen Stellers sehr schnell in die Schließstellung verstellt werden, wenn vom Fahrer im Fahrbetrieb durch Betätigung des Bremspedals ein Bremsmoment angefordert wird. Auf diese Weise kann der eigentlich einen Teil der Feststellbremse bildende elektromechanische Steller die störungsbehaftete oder ausgefallene Druckerzeugungseinheit ersetzen und - zumindest temporär - als Teil der Betriebsbremse fungieren.
-
Erfindungsgemäß wird die Vorverstellung des elektromechanischen Stellers zum Bremskolben hin beendet, sobald ein durch die Verstellung des Bremskolbens hervorgerufener Druckabfall im Hydraulikdruck der Radbremse erkannt wird. Ein solcher Druckabfall wird in dem den Bremskolben enthaltenden Bremszylinder erzeugt, wenn durch die Bewegung des Bremskolbens zur Schließstellung hin das mit einem Hydraulikmedium - typischerweise gebildet durch eine Bremsflüssigkeit - befüllte Zylindervolumen zunimmt.
-
Da mithilfe eines geeigneten Drucksensors der im Bremszylinder vorhandene Hydraulikdruck des Hydraulikmediums auf einfache, gleichwohl sehr präzise Weise gemessen werden kann, lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr genau feststellen, wann der elektromechanische Steller den Leerweg zum Bremskolben überwunden hat.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass bei betätigter Betriebsbremse der zur Beendigung der Vorverstellung erforderliche Druckabfall wenigstens 3 bar betragen muss. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Vorverstellung vorzeitig beendet wird, obwohl immer noch ein relativ großer Verstellweg des Stellers zum Bremskolbens besteht. In Abhängigkeit vom Druckwert des vom Fahrer oder Bremssystems aufgeprägten Drucks kann der erforderliche Druckabfall auch kleiner oder größer gewählt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass bei nicht betätigter Betriebsbremse das zur Beendigung der Vorverstellung erforderliche Druckniveau einen Wert von 0 bar oder sogar weniger als 0 bar erreicht.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Beendigung der Vorverstellung der elektromechanische Versteller um einen vorbestimmten Verstellweg vom Bremskolben wegbewegt. Auf diese Weise wird quasi ein „Sicherheitsabstand“ des Bremskolbens gegenüber der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel geschaffen und auf diese Weise einem unerwünschten Restschleifen des Bremskolben an der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel entgegengewirkt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Ablauf aus einem geschlossenen Zustand der Feststellbremse heraus. Bei dieser Weiterbildung wird die Wegbewegung des elektromechanischen Stellers vom Bremskolben weg beendet, sobald ein durch die Verstellung des Bremskolbens hervorgerufener Druckanstieg im Hydraulikdruck der Radbremse abgeschlossen ist. Ein solcher Druckanstieg wird in dem den Bremskolben enthaltenden Bremszylinder erzeugt, wenn durch die Bewegung des Bremskolbens zur Lösestellung hin das mit einem Hydraulikmedium - typischerweise gebildet durch eine Bremsflüssigkeit - befüllte Zylindervolumen abnimmt.
-
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der vorbestimmte Verstellweg aber auch durch ein Aktivieren des elektromechanischen Stellers für einen vorbestimmten Zeitraum festgelegt werden. Bevorzug kann dieser Zeitraum ca. 50 ms betragen.
-
Besonders bevorzugt beträgt nach Durchführung der Vorverstellung ein Abstand des Bremskolbens zur Bremsscheibe bzw. Bremstrommel 0,2 mm bis 0,3 mm. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Betätigung des elektromechanischen Stellers eine nahezu unmittelbare Bewegung des Bremskolbens zur Bremsscheibe bzw. Bremstrommel hin zur Folge hat.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Reaktion auf ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs nach der Vorverstellung angefordertes Bremsmoment der Bremskolben mittels des Stellers, insbesondere in Unterstützung der Funktion des Bremskraftverstärkers, in die Schließstellung bewegt werden.
-
In besonders vorteilhafter Weise kann das hier vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren auch bei Betriebsbremsen vom Typ „Trommelbremse“ angewandt werden.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, welches zur Durchführung des voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet/programmiert ist. Die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auf das erfindungsgemäße Steuergerät. Bevorzugt führt das erfindungsgemäße Steuergerät im Betrieb das erfindungsgemäße Verfahren aus.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit Rädern und mit wenigstens einer Radbremse zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch Zusammenwirken mit einem der Räder. Dabei umfasst die Radbremse einen elektromechanischen Steller als Teil einer Feststellbremse des Kraftfahrzeugs und eine Druckerzeugungseinheit als Teil einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, jeweils zum Betätigen eines Bremskolben, welcher durch Kontakt mit einer drehfest am Rad angeordneten Bremsscheibe das sich drehende Rad abbremsen und das stillstehende Rad fixieren kann. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug ein voranstehend erläutertes, erfindungsgemäßes Steuergerät zum Ansteuern der wenigstens einen Radbremse. Die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs umfasst dieses einen mit dem Steuergerät zusammenwirkenden Drucksensor zum Bestimmen des Hydraulikdrucks eines in der Radbremse zum Verstellen des Bremskolbens vorgesehenen Hydraulikmediums.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 ein das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft illustrierende Ablaufdiagramm,
- 2 ein Druck-Zeit-Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Hydraulikdrucks des Hydraulikmediums der Radbremse während des Vorverstellens des elektromechanischen Stellers veranschaulicht.
-
Im Folgenden wird anhand des Ablaufdiagramms der 1 das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert. Das Verfahren dient zum Ansteuern einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs, welche einen elektromechanischen Steller und eine beispielsweise durch einen elektromechanischen Bremskraftverstärker gebildete Druckerzeugungseinheit zum Betätigen eines Bremskolben der Radbremse umfasst. Der elektromechanische Steller fungiert im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs als Teil einer Feststellbremse zum Sichern des Kraftfahrzeugs in einem abgestellten Zustand gegen Wegrollen. Hierzu kann der Bremskolben mittels des elektromechanischen Stellers von einer Offenstellung in eine Schließstellung verstellt werden, in welcher er mechanisch in Kontakt mit einer drehfest an dem zu sichernden Rad des Kraftfahrzeugs befestigten Bremsscheibe bzw. Bremstrommel steht. wodurch wird eine unerwünschte Bewegung des Rades verhindert wird.
-
Die Druckerzeugungseinheit des Kraftfahrzeugs dient als Teil einer Betriebsbremse dazu, im Fahrbetrieb FB (vgl. 1) auf eine Fahreranforderung hin - typischerweise durch Betätigen eines Bremspedals - eine auf den Bremskolben wirkende Kraft zu erzeugen, so dass er ebenfalls in die Schließstellung verstellt wird und dadurch eine Bremskraft auf die am Rad vorgesehene Bremskraft ausübt. Im Fahrbetrieb FB befindet sich der Bremskolben in einer Offenstellung, in welcher er im Abstand zur Bremsscheibe bzw. Bremstrommel angeordnet ist und somit kein Halte- oder Bremsmoment auf die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel ausüben kann.
-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nun in einer Maßnahme M1 geprüft, ob in der Druckerzeugungseinheit eine Störung vorliegt oder dieser sogar vollständig ausgefallen ist. Falls dies nicht zutrifft, wird das Verfahren in Maßnahme ENDE beendet.
-
Andernfalls wird gemäß einer Maßnahme M2 der elektromechanische Steller zum Bremskolbens hinbewegt und auf diese Weise vom Steller ein Leerweg zwischen dem Steller und dem Bremskolben überwunden. Während der Vorverstellung des Stellers zum Bremskolben verringert sich der Abstand des Stellers zum Bremskolben, ohne dass der Bremskolben dabei in Bewegung versetzt würde.
-
Während der Vorverstellung des Stellers zur Schließstellung hin wird verfahrensgemäß mittels eines in der Radbremse verbauten Drucksensors der Hydraulikdruck p der zum Verstellen des Bremskolbens mittels der Druckerzeugungseinheit im Bremszylinder vorhandenen Bremsflüssigkeit überwacht.
-
Zur Verdeutlichung der physikalischen Vorgänge in dem Zylindervolumen mit dem Hydraulikmedium ist in dem (Hydraulik-)Druck-Zeit (p-t)-Diagramm der 2 der zeitliche Verlauf des Hydraulikdrucks p des Hydraulikmediums während der Vorverstellung des elektromechanischen Stellers gezeigt.
-
In einer ersten zeitlichen Phase T1 wird durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs oder aufgrund einer funktionalen Anforderung Hydraulikdruck p in dem im Bremszylinder befindlichen Hydraulikmedium aufgebaut.
-
Während einer auf die erste zeitliche Phase T1 folgenden zweiten Phase T2 wird noch im Abstand zum Bremskolben befindliche elektromechanische Steller der Feststellbremse aktiviert und auf den Bremskolben zu bewegt. Da der Bremskolben sich während der Phase T2 nicht bewegt, bleibt der Hydraulikdruck p des Hydraulikmediums konstant. Die zweite Phase T2 endet mit der Berührung des Bremskolben durch den elektromechanischen Steller. Die zweite Phase T2 ist also dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Steller den bereits erwähnten Leerweg zum Bremskolben zurücklegt.
-
Da in einer auf die zweite Phase T2 folgenden dritten Phase T3 der elektromechanische Steller weiterbewegt wird und dadurch auch der Bremskolben zur Schließstellung hin auf die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel zubewegt wird, vergrößert sich mit Beginn der dritten Phase T3 das mit dem Hydraulikmedium befüllte Volumen des Bremszylinders. Mit dieser Volumenvergrößerung geht aber eine in 2 deutlich erkennbare Reduzierung des Hydraulikdrucks einher. Durch Detektion des einsetzenden Druckabfalls kann also ein Übergang Ü (vgl. 2) von der zweiten Phase T2 in die dritte Phase T3 detektiert werden, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der elektromechanische Steller den zwischen Steller und Bremskolben zunächst vorhandenen Leerweg vollständig zurückgelegt und den Bremskolben erreicht hat.
-
Durch Überwachung des im Bremszylinder vorhandenen Hydraulikdrucks p auf einen Druckabfall hin lässt sich also auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit feststellen, ob und wann die Bewegung des Bremskolbens zur Schließstellung hin begonnen hat.
-
Daher wird gemäß 1 in einer Maßnahme M3 des Verfahrens durch Überwachung des zeitlichen Verlaufs des Hydraulikdrucks p geprüft, ob während der Bewegung des elektromechanischen Stellers zum Bremskolben hin eine Abnahme des Hydraulikdrucks p des im Bremszylinder vorhandenen Hydraulikmediums einsetzt.
-
Wie 1 erkennen lässt, wird die Bewegung des elektromechanischen Stellers fortgesetzt, also die Maßnahme M2 und M3 wiederholt, solange dies nicht der Fall ist. Erst wenn eine einsetzende Reduzierung des Hydraulikdrucks p festgestellt wird, wird gemäß dem Ablaufdiagramm der 1 in einer Maßnahme M4 die Vorverstellung und somit die Bewegung des elektromechanischen Stellers gestoppt, da nun der Leerweg zwischen Steller und Bremskolben überwunden ist. Im Beispielszenario beträgt der zur Beendigung der Vorverstellung erforderliche Druckabfall wenigstens 3 bar.
-
Gemäß einer optionalen Maßnahme M5 kann nach Beendigung der Vorverstellung des elektromechanischen Stellers dieser der Bremskolben um einen vorbestimmten Verstellweg vom Bremskolben wegbewegt werden. Auf diese Weise wird quasi ein „Sicherheitsabstand“ des Bremskolbens gegenüber der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel geschaffen und auf diese Weise einem unerwünschten Restschleifen des Bremskolben an der Bremsscheibe entgegengewirkt.
-
Im Beispiel wird dieser Verstellweg durch ein Aktivieren des elektromechanischen Stellers für einen vorbestimmten Zeitraum, festgelegt, der beispielsweise ca. 50 ms betragen kann. Zweckmäßig beträgt nach Durchführung der Maßnahme M4 oder M5 ein Abstand des Bremskolbens zur Bremsscheibe bzw. Bremstrommel 0,2 mm bis 0,3 mm.
-
In einer weiteren optionalen Maßnahme M6 des Verfahrens, die alternativ oder zusätzlich zu Maßnahme M5 ausgeführt werden kann, kann in Reaktion auf ein vom Fahrer des Kraftfahrzeugs nach der Vorverstellung angefordertes Bremsmoment der Bremskolben mittels des Stellers, insbesondere in Unterstützung der Funktion des Bremskraftverstärkers, in die Schließstellung bewegt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015216214 A1 [0003]
